Для цитирования:
Майсков Д. И., Сагайдачный А. А., Залетов И. С., Фомин А. В., Скрипаль А. В. Интегральное картирование активности потовых желез методом дифференциальной термографии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2021. Т. 21, вып. 3. С. 222-232. DOI: 10.18500/1817-3020-2021-21-3-222-232, EDN: QQVIHQ
Интегральное картирование активности потовых желез методом дифференциальной термографии
Активность потовых желез связана с функциональным состоянием малых симпатических нервных волокон, подверженных деструктивным изменениям при ряде патологий, например таких, как диабетическая периферическая нейропатия и ревматоидный артрит. В данной работе решена задача визуализации потовых пор на поверхности кожи с помощью динамической дифференциальной термографии. На основе вейвлет-анализа колебаний температуры кожи фаланг пальцев установлено, что активность потовых желез формирует спектральные составляющие на частотах около 0.1 Гц и выше. В результате предложено рассматривать температурный сигнал как двухкомпонентный. При этом считается, что низкочастотная составляющая менее 0.1 Гц обусловлена преимущественно гемодинамикой, высокочастотная составляющая – преимущественно функционированием потовых желез и потоотделением. Для реализации дифференциальной термографии использована разность текущего кадра и кадра, запаздывающего относительно него на 10 с. В результате это позволило выделить на динамической термограмме пространственную высокочастотную информацию, соответствующую потовым порам. Проведение пробы с резким вдохом показало, что уровень сигнала дифференциальной термограммы характеризует изменяющийся во времени уровень активности потовых желез. Построение интегральной карты активности потовых желез посредством усреднения дифференциальных термограмм за весь период регистрации дает возможность оценить пространственное распределение времени активности потовых желез. Приведенный пример интегральной карты показал снижение пространственной плотности функционирующих потовых желез у пациента с сахарным диабетом 2-го типа по сравнению с нормальным испытуемым. Таким образом, дифференциальная термография и интегральные карты активности потовых желез могут найти применение в области медицины и физиологии для количественной диагностики и мониторинга терапии дисфункции симпатических нервных волокон, актуальной при ряде социально значимых заболеваний.
- Ачкасов Е. Е., Воловик М. Г., Долгов И. М., Колесов С. Н. Медицинское тепловидение. М. : ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М», 2019. 218 с.
- Воловик М. Г., Долгов И. М. Термотопография кистей рук здорового человека как основа для тепловизионной диагностики (нарративный обзор) // Медицинский алфавит. 2020. T. 4, № 32. С. 62–68. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-32-62-6
- Воловик М. Г., Долгов И. М. Термосемиотика кистей рук. Сообщение 2. Термотопография кистей при патологии сосудов верхних конечностей при синдроме Рейно, торакальной симпатэктомии, ишемической болезни сердца и ряде других заболеваний // Медицинский алфавит. 2021. № 5. С. 62–70. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2021-5-62-70
- Ivanitsky G. R. Modern matrix thermovision in biomedicine // Physics-Uspekhi. 2006. Vol. 49, № 12. P. 1263.
- Шушарин А. Г., Морозов В. В., Половинка М. П. Медицинское тепловидение – современные возможности метода // Современные проблемынауки и образования. 2011. № 4. C. 1–10.
- Кожевникова И. С., Панков М. Н., Грибанов А. В., Старцева Л. Ф. Ермошина Н. А. Применение инфракрасной термографии в современной медицине (обзор литературы) // Экология человека. 2017. № 2. С. 39–46.
- Морозов А. М., Мохов Е. М., Кадыков В. А., Панова А. В. Медицинская термография: возможности и перспективы // Казанский медицинский журнал. 2018. Т. 99, № 2. C. 264–270. https://doi.org/10.17816/KMJ2018-264
- Vainer B. G. FPA-based infrared thermography as applied to the study of cutaneous perspiration and stimulated vascular response in humans // Physics in Medicine & Biology. 2005. Vol. 50, № 23. P. 63.
- Вайнер Б. Г. Матричное тепловидение в физиологии. Новосибирск : Изд-во Сиб. отд-ния Рос. АН, 2004. 95 с.
- Знаменская И. А., Коротеева Е. Ю., Хахалин А. В., Шишаков В. В. Термографическая визуализация и дистанционный анализ динамических процессов в области лица // Научная визуализация. 2016. Т. 8, № 5. С. 122–131.
- Glatte P., Buchmann S. J., Hijazi M. M., Illigens B. M. W., Siepmann T. Architecture of the Cutaneous Autonomic Nervous System // Frontiers in Neurology. 2019. № 10. P. 970. https://doi.org/10.3389/fneur.2019.00970
- Znamenskaya I. A., Koroteyeva E. Y., Khakhalin A. V., Shishakov V. V., Isaichev S. A., Chernorizov A. M. Infrared Thermography and Image Analysis of Dynamic Processes around the Facial Area // Moscow University Physics Bulletin. 2017. Vol. 72, № 6. P. 595–600.
- Znamenskaya I., Koroteeva E., Isaychev A., Chernorizov A. Thermography-based remote detection of psychoemotional states // Proc. QIRT 2018. 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference, 25–29 June 2018, Berlin, Germany. https://doi.org/10.21611/qirt.2018.p13
- Freedman L. W., Scerbo A. S., Dawson M. E., Raine A., McClure W. O., Venables P. H. The relationship of sweat gland count to electrodermal activity // Psychophysiology. 1994. Vol. 31, № 2. P. 196–200. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1994.tb01040.x
- Juniper Jr K., Blanton D. E., Dykman R. A. Palmar skin resistance and sweat-gland counts in drug and non- drug states // Psychophysiology. 1967. Vol. 4, № 2. P. 231–243. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1967.tb02762.x
- Sato K., Kang W. H., Saga K., Sato K. T. Biology of sweat glands and their disorders. II. Disorders of sweat gland function // Journal of the American Academy of Dermatology. 1989. Vol. 20, № 5. P. 713–726. https://doi.org/10.1016/S0190-9622(89)70081-5
- Krzywicki A. T., Berntson G. G., O’Kane B. L. A. Non-contact technique for measuring eccrine sweat gland activity using passive thermal imaging // International Journal of Psychophysiology. 2014. Vol. 94, № 1. P. 25–34. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2014.06.011
- Shastri D., Merla A., Tsiamyrtzis P., Pavlidis I. Imaging facial signs of neurophysiological responses // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2009. Vol. 56, № 2. P. 477–484. https://doi.org/10.1109/TBME.2008.2003265
- Shastri D., Papadakis M., Tsiamyrtzis P., Bass B., Pavlidis I. Perinasal imaging of physiological stress and its affective potential // IEEE Transactions on Affective Computing. 2012. Vol. 3, № 3. P. 366–378. https://doi.org/10.1109/T-AFFC.2012.13
- Сагайдачный А. А., Майсков Д. И., Залетов И. С., Фомин А. В., Скрипаль Ан. В. Детектирование активности единичных потовых желез методом макро-термографии и ее взаимосвязь с температурой кожи и периферической гемодинамикой // Известия Саратовского унниверситета. Новая серия. Серия: Физика. 2020. Т. 20, вып. 2. С. 103–115. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2020-20-2-103-115
- Allen J., Frame J. R., Murray A. Microvascular blood flow and skin temperature changes in the fingers following a deep inspiratory gasp // Physiological Measurement. 2002. Vol. 23, № 2. P. 365.
- Mayrovitz H. N., Groseclose E. E. Neurovascular responses to sequential deep inspirations assessed via laser- Doppler perfusion changes in dorsal finger skin // Clinical Physiology and Functional Imaging. 2002. Vol. 22, № 1. P. 49–54. https://doi.org/10.1046/j.1475-097x.2002.00404.x
- Сагайдачный А. А., Фомин А. В., Волков И. Ю. Предельные возможности современных тепловизоров, как инструмента для исследования колебаний периферического кровотока человека в различных диапазонах частот // Медицинская физика. 2016. № 4. С. 84–93.
- Bentham M., Stansby G., Allen J. Innovative multi-site photoplethysmography analysis for quantifying pulse amplitude and timing variability characteristics in peripheral arterial disease // Diseases. 2018. Vol. 6, № 3. P. 81–95. https://doi.org/10.3390/diseases6030081
- Karavaev A. S., Borovik A. S., Borovkova E. I., Orlova E. A., Simonyan M. A., Ponomarenko V. I., Skazkina V. V., Gridnev V. I., Bezruchko B. P., Prokhorov M. D., Kiselev A. R. Low-frequency component of photoplethysmogram reflects the autonomic control of blood pressure // Biophysical Journal. 2021. Vol. 120, iss 13. P. 2657–2664 https://doi.org/10.1016/j.bpj.2021.05.020
- Nowakowski A., Kaczmarek M., Ruminski J., Hryciuk M., Renkielska A., Grudzinski J., Siebert J., Jagielak D., Rogowski J., Roszak K., Stojek W. Medical applications of model-based dynamic thermography // Thermosense XXIII. International Society for Optics and Photonics. 2001. Vol. 4360. P. 492–503. https://doi.org/10.1117/12.421030
- Estañol B., Corona M. V., Elías Y., Téllez-Zenteno J. F., Infante O., García-Ramos G. Sympathetic co-activation of skin blood vessels and sweat glands // Clinical Autonomic Research. 2004. Vol. 14, № 2. P. 107–112. https://doi.org/10.1007/s10286-004-0170-6
- 1628 просмотров